CN208656734U - 用于igbt保护的有源钳位电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电路简单、成本低的用于IGBT保护的有源钳位电路；电路中第一瞬态电压二极管的阴极与绝缘栅双极晶体管的集电极连接，钳位电容的输入端与第一瞬态电压二极管的阳极连接，钳位电容的输出端与二极管的阳极连接；第二瞬态电压二极管的阴极与第一瞬态电压二极管的阳极连接，第二瞬态电压二极管的阳极与二极管的阳极连接；二极管的阴极与第一电阻的一端连接；第一电阻的另一端与绝缘栅双极晶体管的门极连接；第一电阻的另一端与第二电阻的一端连接；第二电阻的另一端通过第一开关管连接到直流母线电压的正极上；第二电阻的另一端通过第二开关管连接到直流母线电压的负极上。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种变频器，具体涉及一种用于IGBT保护的有源钳位电路，属于电力电子技术领域。
背景技术
绝缘栅双极晶体管(IGBT)是集功率晶体管(GTR)和金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的优点于一身，具有易于驱动、峰值电流容量大、自关断、开关管频率高的特点，近年来被广泛应用于高电压、大功率场合。
IGBT的开通关断保护是高压变频器应用设计很重要的一点。在高压变频器等大功率应用场合，主电路(直流电容到TGBT模块间)存在较大杂散电感(几十到数百nH)。IGBT关断时，集电极电流下降率较高，即存在的di/dt，在杂散电感两端感应出电动势，方向与直流母线电压一致，并与直流母线一起叠加在TGBT两端。从而使IGBT2-发射极间产生很大的浪涌电压，甚至会超过IGBT额定集射极电压，使IGBT损坏。
有源钳位电路是一种加在IGBT集电极与门极之间的一个反馈电路，遏制过高的电压尖峰。有源钳位电路的本质是一种负反馈，当加载在IGBT两端的电压达到阈值时，有源钳位电路电路动作，电路就会反馈至IGBT栅极，门极电压被抬高，IGBT上的高电压被限制。
现有技术中，有高级有源钳位电路和初级有源钳位电路；高级有源钳位电路需要用到电压源、电流源等电路，电路复杂，且成本高；初级有源钳位电路电路中只有TVS，速度慢，IGBT的电压尖峰值过高时，保护效果不好，IGBT容易损坏。因此需要设计一种能够减低成本且保护效果好的有源钳位电路。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种电路简单、效果更佳的用于IGBT保护的有源钳位电路，能够降低成本。
为达上述目的，本实用新型的主要技术解决手段是提供一种用于IGBT保护的有源钳位电路，包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)和电容钳位电路，所述电容钳位电路包括第一瞬态电压二极管(TVS1)、第二瞬态电压二极管(TVS2)、钳位电容(C1)、二极管(D)，第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第一开关管(Q1)和第二开关管(Q2)；所述绝缘栅双极晶体管(IGBT)的集电极(C)与直流母线电压的正极连接，用于控制逆变电路的通断；所述第一瞬态电压二极管(TVS1)的阴极与绝缘栅双极晶体管(IGBT)的集电极(C)连接，所述钳位电容(C1)的输入端与第一瞬态电压二极管(TVS1)的阳极连接，所述钳位电容(C1)的输出端与二极管(D)的阳极连接；所述第二瞬态电压二极管(TVS2)的阴极与第一瞬态电压二极管(TVS1)的阳极连接，所述第二瞬态电压二极管(TVS2)的阳极与二极管(D)的阳极连接；所述二极管(D)的阴极与第一电阻(R1)的一端连接；所述第一电阻(R1)的另一端与绝缘栅双极晶体管(IGBT)的门极连接，所述第一电阻(R1)的另一端与第二电阻(R2)的一端连接；所述第二电阻(R2)的另一端通过第一开关管(Q1)连接到直流母线电压的正极上，所述第二电阻(R2)的另一端通过第二开关管(Q2)连接到直流母线电压的负极上。
进一步的，所述第一开关管(Q1)和第二开关管(Q2)为MOSFET或三极管。
本实用新型的有益效果是：电路简单、稳定性好、保护IGBT效果更佳，且能够降低成本。
附图说明
图1是本实用新型实施例的用于IGBT保护的有源钳位电路结构示意图。
图2是本实用新型实施例的电压信号波形示意图。
图中：绝缘栅双极晶体管IGBT，集电极C，第一瞬态电压二极管TVS1，第二瞬态电压二极管TVS2，钳位电容C1，二极管D，第一电阻R1，第二电阻R2，第一开关管Q1，第二开关管Q2，直流母线正极VCC，直流母线负极VEE，绝缘栅双极晶体管两端电压VCE。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
一种用于IGBT保护的有源钳位电路，是IGBT驱动保护电路的一部分，包括绝缘栅双极晶体管IGBT和电容钳位电路，所述电容钳位电路包括第一瞬态电压二极管TVS1、第二瞬态电压二极管TVS2、钳位电容C1、二极管D，第一电阻R1、第二电阻R2、第一开关管Q1和第二开关管Q2。
所述绝缘栅双极晶体管IGBT的集电极C与直流母线电压的正极连接，用于控制逆变电路的通断。
所述第一瞬态电压二极管TVS1的阴极与绝缘栅双极晶体管IGBT的集电极C连接，所述钳位电容C1的输入端与第一瞬态电压二极管TVS1的阳极连接，所述钳位电容C1的输出端与二极管D的阳极连接；所述第二瞬态电压二极管TVS2的阴极与第一瞬态电压二极管TVS1的阳极连接，所述第二瞬态电压二极管TVS2的阳极与二极管D的阳极连接；所述二极管D的阴极与第一电阻R1的一端连接；所述第一电阻R1的另一端与绝缘栅双极晶体管IGBT的门极连接；所述第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端连接；所述第二电阻R2的另一端通过第一开关管Q1连接到直流母线正极VCC上；所述第二电阻R2的另一端通过第二开关管Q2连接到直流母线负极VEE上。
在本实施例中，所述第一开关管Q1和第二开关管Q2为MOSFET或三极管。
当绝缘栅双极晶体管IGBT的集电极C电压超过第二瞬态电压二极管TVS2与第一瞬态电压二极管TVS1的阈值之和后，C点会有电流，IZ经过第一瞬态电压二极管TVS1、第二瞬态电压二极管TVS2、二极管D和第一电阻R1后形成两股电流IN和IG，其中IG流入绝缘栅双极晶体管IGBT的门极，给门极充电，提高门极驱动电压，以减小IGBT关断速度来抑制关断尖峰，形成一个负反馈闭环调节，从而C点电压处于某一稳定值，使得绝缘栅双极晶体管IGBT的集电极C电压不超过第二瞬态电压二极管TVS2与第一瞬态电压二极管TVS1的阈值之和，达到保护的目的。
当IGBT的C点电压升高的时候，由于dv/dt的左右，钳位电容C1上会有一定的电流流过，TVS2的电压(即C1的电压)上升的速度比TVS1的慢，TVS1会先被击穿，先进行保护，这样IGBT的电压尖峰会低于不加钳位电容C1的值，可以有效的抑制过压尖峰过冲，起到真正的保护作用。
参见图2，展示了绝缘栅双极晶体管两端电压VCE、TVS1的电压VTVS1和TVS2的电压VTVS2的信号波形图，其中虚线代表了增加钳位电容C1的信号波形图、实线代表了没有增加钳位电容C1的信号波形图。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种用于IGBT保护的有源钳位电路，其特征在于：包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)和电容钳位电路，所述电容钳位电路包括第一瞬态电压二极管(TVS1)、第二瞬态电压二极管(TVS2)、钳位电容(C1)、二极管(D)，第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第一开关管(Q1)和第二开关管(Q2)；
所述绝缘栅双极晶体管(IGBT)的集电极(C)与直流母线电压的正极连接，用于控制逆变电路的通断；
所述第一瞬态电压二极管(TVS1)的阴极与绝缘栅双极晶体管(IGBT)的集电极(C)连接，所述钳位电容(C1)的输入端与第一瞬态电压二极管(TVS1)的阳极连接，所述钳位电容(C1)的输出端与二极管(D)的阳极连接；所述第二瞬态电压二极管(TVS2)的阴极与第一瞬态电压二极管(TVS1)的阳极连接，所述第二瞬态电压二极管(TVS2)的阳极与二极管(D)的阳极连接；所述二极管(D)的阴极与第一电阻(R1)的一端连接；所述第一电阻(R1)的另一端与绝缘栅双极晶体管(IGBT)的门极连接，所述第一电阻(R1)的另一端与第二电阻(R2)的一端连接；所述第二电阻(R2)的另一端通过第一开关管(Q1)连接到直流母线电压的正极上，所述第二电阻(R2)的另一端通过第二开关管(Q2)连接到直流母线电压的负极上。
2.根据权利要求1所述的用于IGBT保护的有源钳位电路，其特征在于：所述第一开关管(Q1)和第二开关管(Q2)为MOSFET或三极管。
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| CN115580120A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-01-06 | 杭州飞仕得科技股份有限公司 | 一种基于三电平拓扑结构的igbt驱动保护电路 |
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2018
- 2018-07-27 CN CN201821203951.9U patent/CN208656734U/zh active Active
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| CN115580120B (zh) * | 2022-11-17 | 2023-02-17 | 杭州飞仕得科技股份有限公司 | 一种基于三电平拓扑结构的igbt驱动保护电路 |
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